技術(shù)屢突破 鋰硫電池汽車真的要來了

　　2020年，對所有在中國市場銷售的新能源汽車和動力電池企業(yè)來說都是一道坎兒。根據(jù)國家工信部發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》要求，2020年純電動汽車動力電池單體能量密度要達到300Wh/kg，力爭做到350Wh/kg，而目前主流的鋰電池材料體系，能量密度在未來一到兩年都將接近理論值，難以超過350 Wh/kg，要制造更高能量密度的電池，則需要開發(fā)新的電池體系。有業(yè)內(nèi)人士認為，鋰硫電池體系有望成為未來高能量密度主流電池材料體系之一。

　　據(jù)電池中國網(wǎng)了解，近日中南大學賴延清教授團隊在鋰硫電池高安全、長壽命與高比能難以協(xié)同問題的研究上取得重大突破，在S-C復合材料構(gòu)筑、循環(huán)衰減機制以及截硫?qū)т嚪椒ǖ确矫嫒〉昧艘幌盗袆?chuàng)新性成果，相關研究成果在Nano Energy 、Energy Storage Materials和J. Mater. Chem. A等相關能源材料Top 期刊上發(fā)表。賴延清教授作為項目負責人，還申報獲批了2018年度國家重點研發(fā)計劃項目，預計項目實施3年內(nèi)，將在國際上率先實現(xiàn)高比能(當前電池的2倍以上)鋰硫電池的工程化制造與裝車應用示范。

　　鋰硫電池是以硫元素作為電池正極，金屬鋰作為負極的一種鋰電池，其理論比能量高達 2600Wh/kg，遠高于目前商業(yè)化的鋰離子電池。近年來，鋰硫電池因具有高能量密度、髙理論容量、單質(zhì)硫資源豐富、價格低廉以及環(huán)境友好等特點，成為高能新型電池的主要研究方向之一。

　　盡管技術(shù)路線較為清晰，但鋰硫電池的商業(yè)化進程卻面臨很大的挑戰(zhàn)：由于硫正極材料及其放電產(chǎn)物硫化鋰導電性差，充放電過程中的體積效應以及“穿梭效應”等問題，致使電池中硫的利用率低、容量衰減快、倍率性能差。

　　針對上述問題，西南大學材料與能源學部徐茂文教授課題組日前設計并合成了雙層核殼NiO-NiCo2O4異質(zhì)結(jié) C空心納米籠作為硫的載體，并首次應用于鋰硫電池中。這種空心結(jié)構(gòu)不僅能夠為硫的存儲提供充足的空間，還能有效應對硫充放電過程中的體積效應。此外，NiO-NiCo2O4異質(zhì)結(jié)納米籠能夠利用自身組成的獨特優(yōu)勢，有效抑制多硫化物溶解擴散，緩解電池的穿梭效應?；谶@種獨特的設計，該材料作為鋰硫電池的正極，表現(xiàn)出較高的比容量以及良好的循環(huán)穩(wěn)定性。電池中國網(wǎng)獲悉，該研究成果為徐茂文團隊與美國麻省理工大學陳育明博士合作完成，并以“Double-Shelled NiO-NiCo2O4 Heterostructure Carbon Hollow Nanocages as An Efficient Sulfur Host for Advanced Lithium-Sulfur Batteries”為題發(fā)表在國際能源頂級期刊《Advanced Energy Materials》(先進能源材料)上。

　　不只是科研機構(gòu)，近年來電池企業(yè)也一直在積極尋求技術(shù)突破，希望盡快實現(xiàn)鋰硫電池商業(yè)化?？紤]到高空無人機對重量特別敏感，而鋰硫電池最大的優(yōu)勢便是能量密度大、重量輕，國內(nèi)外已有多家企業(yè)陸續(xù)在無人機上開展鋰硫電池應用測試。

　　據(jù)電池中國網(wǎng)了解，國外的SION POWER公司在2010年將鋰硫電池應用于大型無人機創(chuàng)下了飛行高度最高、滯空時間最長和工作溫度最低等三項無人機飛行世界記錄。而目前鋰離子電池無法實現(xiàn)讓無人機在高空低溫環(huán)境下長時間滯空。國內(nèi)方面，猛獅科技通過與新加坡的專業(yè)研究院所IMRE合作，目前鋰硫電池樣品也已經(jīng)在無人機上應用。

　　目前鋰硫電池產(chǎn)業(yè)化研發(fā)尚處于起步階段，除了電池正極材料的比容量和穩(wěn)定性需要進一步提高外，電池安全性等關鍵問題也亟待解決。盡管鋰硫電池產(chǎn)業(yè)化還存在著許多問題，但在桑頓新能源研發(fā)部總經(jīng)理苗力孝博士看來，這正是我國新能源企業(yè)搶占先機，獲取未來鋰硫電池話語權(quán)的最佳時期，動力電池企業(yè)應加大研發(fā)投入力度，加速攻克和突破鋰硫電池的技術(shù)難關，以避免未來鋰硫電池核心技術(shù)被國外占領，影響國內(nèi)鋰電產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。